JPH01163604A - 物体計測装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】 （１）発明の目的 ［産業上の利用分野］ 本発明は、物体計測装置に関し、特に投光装置によって
発生されたのち被計測物体で反射された光の収束によっ
てその光の反射点の像が光センサ装置の各光センサ上に
結像される時刻を計測し計測結果からその光の反射点の
位置を算出してなる物体計測装置に関するものである。

［従来の技術］ 従来この種の物体計測装置としては、投光装置によって
発生されたのち被計測物体で反射された光の収束に伴な
って動作せしめられる光センサ装置の各光センサーに対
して共通に“単一″の計数回路を配設しておき、被計測
物体て反射された光が各光センサ上に結像されたときに
“単一”の計数回路の計数内容な各光センサに付設され
た記憶装置に記憶せしめ、記憶装置の記憶内容から被計
測物体における光の反射点の位置を算出するものが提案
されていた（国中等　「高速３次元物体計測装置の試作
」　電子情報通信学会技術研究報告　社団法人電子情報
通信学会　ＰＲＯ−８７−４１１９８７年１０月　１日
）。

［解決すべき問題点］ しかしなから従来の物体計測装置においては、（ｉ）　
　”単一”の計数回路を使用していたので、被計測物体
における光の反射点の位置を高精度に計測するためには
その計数回路ならびに各光センサに付設された記憶装置
のビット数を拡大しなければならない欠点があり、また
（ｉｉ）死角を少なくするために投光装置と光センサと
の間の距離すなわち基線長を削減すると、計数回路およ
び記憶装置のビット数を拡大しない限り、分解能が悪化
してしまう欠点があった。

そこて本発明は、これらの欠点を除去するために、計数
回路および記憶装置のビット数の拡大を回避しつつ高精
度の物体計測を達成し、かつ分解能の低下を回避しつつ
死角を削減してなる物体計測装置を提供せんとするもの
である。

（２）発明の構成 ［問題点の解決手段］ 本発明により提供される問題点の解決手段は、「（ａ）
被計測領域を走査するための光を発生する投光装置と、 （ｂ）前記投光装置によって発生された光が被計測領域
に配置された被計測物体によって反射されることにより
得られた反射光を収束して前記被計測物体における光の
反射点の像を結像せしめる結像装置と、（ｃ）前記結像
装置によって結像された反射点の像によって動作せしめ
られ、かつ複数の列もしくは行に分割して配設された複
数の光センサからなる第１の光センサ装置と、 （ｄ）前記投光装置て被計測領域を走査するために発生
された光によって動作せしめられる第２の光センサ装置
と、 （ｅ）前記第１の光センサ装置に属する光センサの列も
しくは行に対してそれぞれ配設されており、前記第２の
光センサ装置の光検知によって発生された走査信号を前
記第１の光センサ装置に属する光センサの列もしくは行
にそれぞれ対応して遅延せしめるための複数の遅延回路
と、 （ｆ）前記第１の光センサ装置に属する光センすの列も
しくは行に対してそれぞれ配設されかつリセット端が前
記遅延回路に対してそれぞれ接続されており、リセット
ののち入力端に与えられたクロックパルスの数を計数す
る複数の計数回路と、 （ｇ）前記第１の光センサ装置に属する光センサに対し
て１対１て付設されており、前記第１の光センサ装置に
属する光センサが動作されたときに前記計数回路から入
力されている計数内容を記憶する複数の記憶装置と、 （ｈ）前記記憶装置の記憶内容を受け取り、前記投光装
置による反射点の走査角を算出し、かつ算出された走査
角から前記反射点の位置を算出するデータ処理装置と を備えてなることを特徴とする物体計測装置」である。

また本発明により提供される他の問題点の解決手段は、 「（ａ）被計測領域を走査するための光を発生する投光
装置と、 （ｂ）前記投光装置によって発生された光か被計測領域
に配置された被計測物体によって反射されることにより
得られた反射光を収束して前記被計測物体における光の
反射点の像を結像せしめる結像装置と、（ｃ）前記結像
装置によって結像された反射点の像によって動作せしめ
られかつ複数の列もしくは行に分割して配設された複数
の光センサからなる第１の光センサ装置と、 （ｄ）前記投光装置で被計測領域を走査するために発生
された光によって動作せしめられる第２の光センサ装置
と、 （ｅ）前記第１の光センサ装置に属する光センサの列も
しくは行のうち互いに接近した複数の列もしくは行に対
してそれぞれ共通に配設されており、前記第２の光セン
サ装置の光検知によって発生された走査信号を前記第１
の光センサ装置に属する光センサの列もしくは行にそれ
ぞれ対応して遅延せしめるための複数の遅延回路と、 （ｆ）前記第１の光センサ装置に属する光センサの列も
しくは行のうち互いに接近した複数の列もしくは行に対
してそれぞれ共通に配設されかつリセット端が前記遅延
回路に対してそれぞれ接続されており、リセットののち
入力端に与えられたク ロックパルスの数を計数する複数の計数回路と、 （ｇ）前記第１の光センサ装置に属する光センサに対し
てｌ対１で付設されており、前記第１の光センサ装置に
属する光センサか動作されたときに前記計数回路から入
力されている計数内容を記憶する複数の記憶装置と、 （ｈ）前記記憶装置の記憶内容を受け取り、前記投光装
置による反射点の走査角を算出し、かつ算出された走査
角から前記反射点の位置を算出するデータ処理装置と を備えてなることを特徴とする物体計測装置」である。

［作用］ 本発明にかかる物体計測装置は、投光装置によって発生
されかつ被計測物体で反射された光を結像装置により収
束せしめて結像されたその反射点の像によって動作せし
められる第１の光センサ装置が複数の光センサを複数の
列もしくは行に分割して配設することによって形成され
、光センサの複数の列もしくは行に対してそれぞれ配設
された複数の遅延回路によってその複数の遅延回路にｌ
対ｌで対応する複数の計数装置の計数開始時刻かそれぞ
れ調節されており、ひいては計数装置ならびにその複数
の光センサに対し１対１で付設の記憶装置のビット数を
拡大することなく高精度の物体計測を達成する作用をな
し、また分解能の低下を回避しつつ死角を削減する作用
をなす。

本発明にかかる物体計測装置は、投光装置によって発生
されかつ被計測物体で反射された光を結像装置により収
束せしめて結像されたその反射点の像によって動作せし
められる第１の光センサ装置が複数の光センサを複数の
列もしくは行に分割して配設することによって形成され
、光センサの複数の列もしくは行のうち互いに接近した
複数の列もしくは行に対してそれぞれ共通に配設された
複数の遅延回路によってその複数の遅延回路に１対１で
対応する複数の計数装置の計数開始時刻かそれぞれ調節
されており、ひいては計数装置ならびにその複数の光セ
ンサに対し１対１で付設の記憶装置のビット数を拡大す
ることなく高精度の物体計測を達成する作用をなし、ま
た分解能の回避しつつ死角を削減する作用をなし、併て
遅延回路ならびに計数回路の総数を削減する作用をなす
。

［実施例］ 次に本発明について、添付図面を参照しつつ具体的に説
明する。

第１図は、本発明にかかる物体計測装置の一実施例を示
す斜視図である。

第２図は、第１図実施例の一部を拡大して示す拡大部分
斜視図である。

第３図は、第１図実施例の一部を拡大して示す拡大部回
路図である。

まず本発明にかかる物体計測装置の一実施例について、
その構成を詳細に説明する。

川は、本発明にかかる物体計測装置の投光装置であって
、被計測領域を走査するための光を発生しており、−次
元すなわち線状に拡張されたスリット光を発生するスリ
ット光発生装置１２と、前記スリット光の進行方向をそ
の拡張方向に直交する方向に向けて時間的に一定割合（
すなわち一定角速度ω）で変化せしめつつ被計測領域を
走査する走査装置１４とを包有している。

スリット光発生装置１２は、たとえば気体レーザ光源、
半導体レーザ光源２発光ダイオード光源あるいはタング
ステンランプ光源などの適宜の光源１２１と、光源１２
１によって発生されたビーム光を一次元すなわち線状の
スリット光とする円筒レンズ１２２とを包有している。

光源１２１が気体レーザ光源である場合には、その発生
するレーザ光がビーム光となっているので、円筒レンズ
１２２に対してそのまま与えればよい。これに対し光源
１２１が半導体レーザ光源である場合には、その発生す
るレーザ光が二次元すなわち面状に拡散されているので
、球面レンズ（図示せず）を用いてビーム光に収束せし
めたのち、円筒レンズ１２２に対して与えればよい。ま
た光源１２１か発光ダイオード光源あるいはタングステ
ンランプ光源なとである場合には、その発生する光がビ
ーム光となっていないので、適宜の手段によリビーム光
に変えたのち、円筒レンズ１２２に対して与えればよい
。

走査装置１４は、たとえばスリット光を反射するための
ミラー１４１とスリット光の拡張方向に平行する回転軸
についてミラー１４１を一定角速度ωて回転せしめるた
めの回転駆動装置１４２とを包有する回転ミラー装置に
よって構成されている。走査装置１４は、また所望によ
り、スリット光発生装置１２を載置するためのチーツル
（図示せず）と、前記チーフルを一定角速度ωて回転せ
しめるための回転駆動装置（図示せず）とによって構成
されていてもよい。

翻は、本発明にかかる物体計測装置の被計測領域に配置
された被計測物体てあって、投光装置耗によって与えら
れたスリット光か照射されている。

廷は、本発明にかかる物体計測装置の受光装置てあって
、被計測物体神によって反射されたスリット光すなわち
反射スリット光を収束し被計測物体飢の像すなわちスリ
ット光の反射点Ｐの像を結像せしめるための結像装置３
１と、結像装置３１によって結像された被計測物休廷の
像すなわちスリット光の反射点Ｐの像を撮像するための
撮像装置３２と、投光装置用に含まれた走査装置１４の
近傍に配設されておりスリット光によって被計測領域か
走査されていることを検出する走査検出装置３３とを包
有している。

結像装置３１は、被計測領域すなわちスリット光による
走査領域を見込んでおり、反射スリット光を収束せしめ
る収束レンズによって形成されている。

撮像装置３２は、結像装置３１によって反射スリット光
を収束せしめることにより結像された被計測物休廷の像
すなわちスリット光の反射点Ｐの像を撮像するために適
宜にたとえば複数の列に分割して配設（たとえばマトリ
ックス状に配列）された複数の光センサたとえば光トラ
ンジスタ（以下この場合について主として説明する）３
２１□、、３２１□２、・・・、　３２Ｌ＋ｎ；　３２
１２１，３２１２２．・・・、３２１□。；　・・・　
；３２１□１，３２１．．２．・・・、３２１．、から
なる第１の光センサ装置と、第１の光センサ装置に属す
る複数の光トランジスタ３２１□１．３２１＋２．・・
・、３２］、、。；３２１□１゜３２１．２２．・・・
、３２１□。；・・・；　３２］ｍ、、３２１１，１２
．・・・。

３２１ｍｎの出力端に対してそれぞれ１対ｌに接続され
た複数の比較増幅回路３２２＋＋、３２２□２．・・・
、３２２１ｎ；　３２２２＋、３２２□２．・・・、３
２２□。；・・・、　３２２．、．３２２．２゜−−−
，３２２，、ｎと、複数の比較増幅回路３２２＋＋　、
３２２１２゜・・・、３２２．ｎ、　３２２゜□、３２
２２□、・・・、３２２２ｎ、・・・；３２２ゆ、、３
２２．．２．・・・、３２２．ｎの出力端に対してトリ
ガ端がそれぞれ１対１に接続されておりトリガ端に対し
て比較増幅回路３２２１．．３２２．□、・・・、３２
２．ｎ；３２２□、、３２２２２．・・・、３２２２ｎ
；・・・；　３２２．、、．３２２．２゜・・・、３２
２．、ｎからトリガ信号か与えられたとき入力端に与え
られている入力信号の内容を記憶して保持するための複
数の記憶装置３２３．　、．３２３．２．・・・。

３２３□。、　３２３２．、：１２３２２．・・・、３
２３２ｎ、・・・；　３２：ｌ−、。

３２３．２　、・・・、３２３．、ｎと、複数の記憶装
置３２３□１゜３２３１゜、・・・、３２３□。、　３
２３２．．３２３２゜、・・・、３２３゜。；・・・、
　３２３．、、．３２３□２．・・・、３２３ｍｎの入
力端に対して出力端がそれぞれ各列を一群としてｌ対ｌ
に接続された複数の計数回路３２４．．３２４□、・・
・、３２４ｎと、複数の計数回路３２４□、３２４２．
・・・、３２４．、のリセット端に対して出力端がそれ
ぞれ１対１に接続された複数の遅延回路３２５．．３２
５□、・・・、３２５ｎと、複数の計数回路３２４．、
３２４２．・・・、３２４．の入力端に対して出力端が
接続されており一定周期のクロックパルスを発生するク
ロックパルス発生回路３２６と、複数の記憶装置３２３
□、、３２３．□、・・・、３２３□。；３２３゜、、
３２３２□。

・・・、３２：１２ｎ；・・・；　３２３−、．３２３
．．２．・・・、３２３．。の制御端に対して複数の出
力端がそれぞれ１対ｌに接続（便宜」二、単一の線て図
示されている）されたデコーダ回路３２７とを包有して
いる。

走査検出装置３３は、ミラー１４】に対して対向されて
おりミラー１４１によって反射されたスリット光を検出
するための光センサたとえば光トランジスタ（以下この
場合について説明する）３３１からなる第２の光センサ
装置と、光トランジスタ３３１の出力端と撮像装置３２
の遅延回路３２５＋　、３２５２．・・・。

３２５ｎの入力端との間に配置された比較増幅回路３３
２とを包有している。

個は、本発明にかかる物体計測装置のデータ処理装置て
あって、受光装置耳中の複数の記憶装置３２３１□、３
２３＋２．・・・、３２３□。；　３２３２１，３２３
□２．・・・。

３２３２ｎ；　・・・；　３２３１，１１，３２３．．
２．・・・、３２３−ｎのうちから記憶装置を１つずつ
選択して指定するための読込信号ＳＥＬを発生して受光
装置耳中のデコーダ回路３２７に与えるための読込信号
発生回路４１と、読込信号発生回路４１の出力端および
受光装置耳中の記憶装置３２３１１，３２３１２．・・
・、３２３□。、　３２３２．．３２３□２゜・・・、
３２３２ｎ、・・・、　３２３１．、、．３２：Ｌ□、
・・・、３２３１．Ｉｎの出力端に対して接続されてお
り記憶装置３２３１１゜：１２３，２．・・・、３２３
．。；　３２３２．．３２３□２．・・・、３２３２ｎ
；・・・；　３２３　、、＋、３２：１ｌ１２．・・・
、３２３−ｎからそこに保持された記憶内容ずなわち結
像データＴＭＧを読込信号ＳＥＬの内容に応じて受け取
り記憶するための記憶装置４２と、記憶装置４２に記憶
された結像データＩＭＧの内容から被計測物体上におけ
るスリット光の反射点Ｐの位置を算出する演算回路４３
とを包有している。データ処理装置赳は、更に所望によ
り、演算回路４３に接続されておりその演算結果すなわ
ち被計測物体上におけるスリット光の反射点Ｐの位置を
記憶するための他の記憶装置４４と、他の記憶装置４４
に接続されておりその記憶内容を視認可能に表示するた
めのブラウン管などの表示装置４５と、他の記憶装置４
４に接続されておりその記憶内容を記録するためのフロ
ッピーディスクなどの記録装置４６とを包有している。

次に本発明にかかる物体計測装置の一実施例について、
その作用を詳細に説明する。

以下の説明を簡潔とし、かつ十分な理解をなすために、
最初に三次元座標系を導入する。

すなわち結像装置３１の中心を原点Ｏとし、結像装置３
１すなわち原点０を通りかつミラー１４１の回転軸に平
行するようにＺ軸をとり、結像装置３１すなわち原点Ｏ
とミラー１４１の回転軸Ｍとを結ぶ線分ＯＭすなわち基
線（その長さをａとする）上にのりかつＺ軸に直交する
ようにＸ軸をとり、かつ結像装置３１すなわち原点Ｏを
通りかつＸ軸およびＺ軸に直交するようにＹ軸をとる。

更にスリット光とＸ軸とのなす角すなわち走査角をαと
し、スリット光を反射した被計測物体上の点すなわち反
射点Ｐを座標（Ｘ、Ｙ、Ｚ）とする。加えて原点Ｏを通
る反射スリット光が、ＸＹ平面においてＹ軸となす角を
β８とし、かつＹＺ平面においてＹ軸となす角をβ２と
する。反射点ｐ　（ｘ、ｙ、ｚ）において反射され結像
装置３１の中心すなわち原点０を通過した反射スリット
光が、結像装置３１から距離ｆたけ離間された撮像面す
なわち光トランジスタ３２１，１゜３２１＋２．・・・
、３２１□。；３２１゜１，３２１２□、・・・、３２
１２ｎ；・・・；　３２１．．０，３２］−２，・・・
、３２］、、ｎ上に結像された点（すなわち反射点Ｐの
像）Ｑの座標を（Ｘ＋ｙ＋Ｚ）とする。反射点Ｐ（Ｘ、
Ｙ、Ｚ）　（７）Ｘ、　Ｙ、　Ｚ軸上ニオける投影点を
それぞれＲ，Ｓ、Ｔとし、かつＸ軸」二におけるミラー
１４１の回転軸の位置をＭとする。

このとき第１図から明らかなように ＯＭ＝ＯＲ＋ＲＭ の関係か成立するので、 ａ＝Ｙｔａｎβｘ　＋ｙ　ｃｏｔａ が成立し、これを整理して Ｙ＝ａ［ｔａｎβｘ　＋　ｃｏｔｃｃ］　−’の関係を
求め得る。ここでｔａｎβ、＝ｘｆ−’であるのて、 Ｙ＝ａ　ｆ　［ｘ＋ｆ　　ｃｏｔα］　−’　−−−−
（１，）と表現できる。

また ＱＲ＝Ｏ３ｔａｎβつ の関係が成立するのて、 Ｘ＝ＹｔａｎβＸ の関係を求め得る。ここてｔａｎβつ＝ｘｆ−’である
ので、 Ｘ＝ａ　ｘ　［ｘ＋ｆ　　ｃｏｔα］　−’　−−−−
（２）と表現できる。

同様に ＯＴ＝Ｏ３ｔａｎβ７ の関係が成立するので、 Ｚ＝Ｙｔａｎβ２ の関係を求め得る。ここてｔａｎβ２＝ｚｆ””である
ので、 Ｚ＝ａｚ　　［ｘ＋ｆ　　ｃｏｔαコー’　　−−−−
（３）と表現てきる。

加えて走査角αが、ｘＹ千面における走査検出装置３３
とミラー１４１とを結ぶ線分とＸ軸とのなす角度すなわ
ち基準走査角α。とミラー１４１の一定角速度ωと時間
ｔ、ｔ”とによって α＝ω（ｔ＋ｔ”）＋α。−−−−−−−−−（４）と
表現できる。

ここて時間ｔ！は、ミラー１４１によって反射されたス
リット光が走査検出装置３３によって検出された時刻す
なわち基準時刻（たとえば“０”）から、光トランジス
タ３２１．、．３２１□２．・・・、３２１．ｎ；３２
１２、．３２］２□、・・・、３２１．２ｎ：・・・、
　３２１．、、．３２１．。

・・・、３２１．、ｎの各列に対して反射スリット光か
結像装置３１により結像される時刻までに所要の最小時
間であって、光トランジスタ３２１□、、３２１．□、
・・・。

３２１、＋ｎ；　３２１．２＋、：１２１□２．・・・
、３２］２ｎ、・・・、　３２１．Ｒ，。

３２１−２．・・・、３２１．、ｎの各列に対してそれ
ぞれ結像される被計測領域内の反射点のうち結像装置３
１すなわち原点Ｏに最も近いもの（すなわち“基準反射
点”）に対応しており、光トランジスタ３２Ｌ＋。

３２１１２、・・・、３２Ｌ。；　３２１２＋、３２Ｌ
□、・・・、３２１２ｏ；・・・；３２１□１，３２１
．．２．・・・、３２１□。に対する遅延回路３２５、
．３２５２．・・・、３２５ｎの遅延時間ぜＩ＋ｊ’２
＋・・・、ｔ＋ｎと一致している。また時間ｔは、光１
〜ランジスタ３２１．．．，３２１，２．・・・、３２
１．．１；　３２１２□、３２１２□、・・・。

３２１□ｎ：・・・；　３２１−１，３２１−２．・・
・、３２１−ｎの各列に対して結像される反射スリット
光の反射点と基準反射点との間の距離に対応する時間で
あって、反射スリット光が基準反射点で反射されるとき
０”とされている。

被計測物体の計測に際して、まず受光装置共に含まれた
複数の記憶装置３２３．、．３２３，２．・・・、３２
３．。

；　　３２３２．．３２３２２．・・・、３２３２ｎ　
；　　・・・　；　　：１２３−１．３２３−２゜・・
・、３２３□。の記憶内容か除去される。

投光装置用のスリット光発生装置１２によってスリット
光が作成されている。ずなわち光ｆｉ１２］の発生した
ビーム光を円筒レンズ１２２によってスリット光に変え
ている。スリット光は、走査装置１４のミラー１４１に
照射されている。このとき、ミラー１４１が回転駆動装
置１４２により一定角速度ωて回転されているので、ス
リット光は、ミラー１４１によって反射されたのち、被
計測領域に向けそこを一定の回転速度すなわち一定の回
転角速度ωて走査するように送出される。

スリット光は、被計測領域にある被計測物休廷を線状に
照射している。このときスリット光の進行方向か走査装
置１４によって一定角速度ωで変化せしめられているの
で、スリット光の照射されている被計測領域内の領域は
、それに応じて移動している。したかって被計測領域内
によるスリット光の反射点Ｐ（Ｘ、Ｙ、Ｚ）の位置が、
変化している。

被計測物体神によって反射されたスリット光すなわち反
射スリット光は、受光装置共の結像装置３１によって収
束され、撮像装置３２の撮像面すなわち複数の光トラン
ジスタ３２１１□、３２１□２．・・・、３２１．。

；　３２１２．．３２１２２．・・・、３２１２．　、
・・・；　３２１１．、、．３２１−２゜・・・、３２
１ｍ、上で結像されている。反射スリット光の結像位置
Ｑ（ｘ、ｙ、ｚ）は、スリット光による被計測領域の走
査に応じて複数の光トランジスタ３２１□、、３２１．
２．・・・、３２］、＋ｎ；　：＋２１．２１，３２１
２２．・・・。

３２１□。；・・・、　３２１Ｌ、、、３２］、、２．
・・・、３２１．、ｎのたとえば列方向に序々に移動し
ている。反射スリット光か結像されると、光トランジス
タ３２１．、．３２１１゜。

・・・、３２１＋ｎ；　３２１２＋、３２１２□、・・
・、３２１２ｎ；・・・；３２］、、　、３２］、、□
、・・・、３２１．ｎは、それぞれ導通し、その結像さ
れた反射スリット光の光量に応した電流１＋＋＋１＋２
＋””＋Ｉ＋ｎ　；　１２＋＋Ｉｚ２＋”’＋’２ｎ　
；　””　；ｌｆｆ１．＋ＩＮ＋２１””ｌ１ｆｆｉｎ
を発生ずる。電流１１１＋Ｉ＋２＋・・・。

Ｌｎ　；　１２１１１２２１”・、１２ｎ　；・・・；
　ＬＩＩＬ２１・・・。

Ｌｎは、それぞれ光トランジスタ３２１□、、３２］、
２゜・・・、３２］、、。；３２１□、　、３２１□２
．・・・、３２］−２ｎ；・・・；３２］ｆｆｉ、　、
３２Ｌ２．・・・、３２１１Ｉｎに対して１対１に付設
された比較増幅回路３２２１□、３２２１２．・・・、
３２２＋ｎ；３２２２、．３２２２□、・・・、３２２
゜。：　・・・　；　３２２□１，３２２　ｌ１１２゜
・・・、３２２．、。によって所望に応じて増幅されか
つ基準値と比較されたのち、トリガ信号５ｌｌｌ、５Ｉ
１２゜・・”、５ｌｌｎ　；　５１２０．５１２２．・
・・、５１２ｎ；・・・；３１．、、　。

Ｓｌ□２．・・・、ＳＴ、、ｎとしてそれぞれ記憶装置
３２３１１゜３２３１２　、・・・、３２３＋ｎ；　３
２３２１，３２３２２．・・・、３２３２ｎ。

・・・、　３２３．、、．３２３．。、・・・、３２３
−ｎに与えられる。

ここで走査検出装置３３の光トランジスタ３３１は、走
査装置１４のミラー１４１によって反射されたスリット
光が照射されたとき、導通されてそのスリット光の光量
に応じた電流Ｉを発生する。電流Ｉは、光トランジスタ
３３１に付設された比較増幅回路３３２によって所望に
応して増幅されかつ基準値と比較されたのち、走査基準
信号Ｓｌとして撮像装置３２の遅延回路３２５．．３２
５２．・・・、３２５ｎに与えられる。

遅延回路３２５．．３２５２．・・・、３２５ｎは、ス
リット光による被計測領域の走査すなわち一定角速度ω
に応し走査基準信号Ｓｌを、それぞれ遅延時間ｊ”ｌ＋
Ｌ”２＋・・・＋　ｊ’ｎたけ遅延せしめ、リセット信
号ＳＲ，、ＳＲ２゜−−−、ＳＲ，とじて計数回路３２
４．．３２４２．・・・、３２４ｒｌに与えている。計
数回路３２４．．３２４２．・・・、３２４．は、リセ
ット信号ＳＲ，，ＳＲ２，・・・、ＳＲ，が与えられる
と、そのときの計数内容かリセットされ計数開始時刻が
調節されたのち、再びクロックパルス発生回路３２６か
ら与えられたクロックパルスＣＬＰの数を計数し始める
。計数回路３２４１．３２４２　、・・・、３２４．の
計数内容は、リセット信号ＳＲ，、ＳＲ２，・・・、Ｓ
Ｒｎによってリセットされたときに最小値（たとえば０
”）とされており、クロックパルスＣＬＰが到来するご
とにｌずつ増加せしめられ、最大値（たとえば“２５５
”）となるまで増加せしめられる。

計数回路３２４．．３２４゜、・・・、３２４ｎの計数
内容は、それぞれ記憶装置３２３□、、３２３１□、・
・・、３２３□。；　３２３２１゜３２３□２．・・・
、３２３□。；・・・、　３２３．、□、：１２３，２
．・・・。

３２３、。の各列に与えられている。記憶装置３２３１
□。

３２３．２．・・・、３２３．ｏ；　３２３２□、３２
３２２．・・・、３２３２ｎ；・・・、　３２３．、、
．３２３．．２．・・・、３２３．、ｎは、トリガ信号
ＳＩ＋＋、ＳＩ＋２．”、ＳＩ＋、ｌ；ＳＴ２＋、Ｓ１
２□、””、５１２ｏ；　　””、　３１．、、ＳＴ、
□、・・・、　５Ｉ−７か与えられたときに計数回路３
２４　、．３２４２．・・・、３２４ｎから与えられて
いるその計数内容を記憶し保持する。このときの記憶装
置３２３＋＋、３２３□２．・・・、３２３□。；３２
３□、　、３２３２□、・・・。

３２３２ｎ、・・・；　３２３．、＋、３２３−２．・
・・、３２３□の記憶内容を、ｊｌｌ＋ｊ＋２＋・・・
＋ｔｌｎ　；　ｔ２＋＋ｊ２２＋・・・、ｔ２ｎ　；・
・・；　１．、、．１．．２．・・・＋ｊｌｌＩｎとす
る。

データ処理装置並は、読込信号発生回路４１から読込信
号ＳＥＬを発生し、受光装置耳中のデコーダ回路３２７
に与えている。デコーダ回路３２７は、読込信号ＳＥＬ
をデコートすなわち解読したのち、読込選択信号として
複数の記憶装置３２３１１，３２３１２゜・・・、３２
３１ｎ、　３２３２□、３２３２２．・・・、３２３２
ｎ；・・・；３２３□□、３２３，２．・・・、３２３
．ｎに与えている。これに応じて複数の記憶装置３２．
１＋＋　、３２３１２．・・・、３２３＋ｎ；３２３２
１．３２３２２．・・・、３２３□。；・・・；　３２
３１，３２３−２゜・・・、３２３．、は、その記憶内
容ｊｌｌ＋ｊ＋２＋・・・＋ｊｌｎ；ｔ２□＋ｔ２２＋
・・・、ｔ２ｎ　；・・・；ｔヨｌ＋Ｌ２＋・・・、ｔ
ｍ。を結像データＩＭＧとして順次、データ処理装置４
０の記憶装置４２に向けて出力する。

記憶装置４２は、受光装置凹から与えられた結像データ
ＩＭＧすなわち記憶内容ｊｌｌ＋ｔ１２＋””＋ｊｌｎ
　；ｊ２＋＋ｊｚ２＋・・・＋ｊ２ｎ　；・・・、　ｔ
ｍ□、−２，・・・、−６を記憶し保持する。記憶装置
４２に記憶された結像データＩＮＧは、物体の計測に先
たって記憶装置４２に記憶された遅延回路３２５　、．
３２５２．・・・、３２５ｎの遅延時間’−１”＋ｔ２
”＋・・・、ｔ♂とともに、演算回路４３に与えられて
おり、そこで被測定物休廷におけるスリット光の反射点
Ｐの位置（ｘ、ｙ、ｚ）を算出するために供される。

すなわち演算回路４３は、光トランジスタ３２１１＋　
。

３２１、＋２．・・・、３２１＋ｎ；　３２］２１，３
２１．２２．・・・、３２１□。；・・・；　３２１．
、．３２１．．２．・・・、３２］−、ｎについて、そ
れぞれ上記（４）式により α０．＝ω（ｔ＋＋＋ｔ＋”）＋α。

α、２−ω（１＋□＋ｔ　２”）＋α。

αＩｎ−ω（ｔ　、ｎ＋　ｔ　ｎ”）＋α。

α２１：ω　（ｔ２＋＋ｔ＋”）　　＋α０α２２：ω
　（ｔ　２２　＋　ｔ　２”）　　＋α０α２ｏ−ω　
（ｔ　２ｎ＋　ｔ　ｎ”）　　＋α。

α。、＝ω（ｔｍ＋＋ｔ＋”）　　＋α。

α□２＝ω　（ｔ　ｍ２＋　ｔ　２”）　　＋α。

α、。−ω　（ｔ□。＋ｔ　ｎ”）　　＋α。

の如く、走査角αを算出する。この走査角αすなわちα
Ｉ＋＋　α１２ど０−αＩｎ：　　α２＋＋　α２２＋
””＋α２ｎ；　・・・；　α、１．α、２．・・・、
α６ｎを」二記（１）〜（３）式に代入することにより
、光トランジスタ３２１　、　、．３２１．　、□、・
・・、３２Ｌ。；３２１□□、３２１２２．・・・。

３２１２ｎ、・・・；　３２１．、、．３２１ｍ２．・
・・、３２１．−ｎに対応する反射点Ｐの位置（ｘ、ｙ
、ｚ）すなわち反射点Ｐ、１゜Ｐ１２１””Ｉ　Ｐ　Ｉ
ｎ　；　　Ｐ２１１　Ｐ２２＋・・・＋Ｐ２ｎ；・・・
；　　Ｐ　ｍｌ　Ｔ　Ｐ　ｍ２１　＋＋＋、　Ｐ　Ｈｎ
の位置（Ｘ＋＋、Ｙ＋＋、Ｚ＋＋）。

（Ｘ１２．Ｙ１２．Ｘ１２）、・・・、（Ｘ＋ｎ、Ｙ＋
ｎ、Ｚ＋ｎ）　；　（Ｘ２１．Ｙ２＋。

Ｘ２１）、　　（Ｘ２２．Ｙ２２．Ｚ２゜）、・・・、
（Ｘ２ｎ、Ｙ２ｎ、Ｚ２ｎ）　　；　　””；　（Ｘ、
Ｉ、Ｙ、Ｉ、２．１）、　　（Ｘ、２．Ｙ、２．Ｚ、、
２）、−−−、（Ｘ、、、Ｙ、。。

２、、ｎ）を算出する。

演算回路４３の演算結果すなわち被測定物休廷における
スリット光の反射点Ｐの位置（ｘ、ｙ、ｚ）の算出結果
は、他の記憶装置４４に与えられて記憶され保持される
。記憶装置４４の記憶内容は、所望により、表示装置４
５により視認可能に表示され、また記録装置４６により
記録される。

なお」二連においては、第１の光センサ装置に属する光
センサの列に対してそれぞれ遅延回路および計数回路か
配設されているが、本発明は、これに限定されるもので
はなく、第１の光センサ装置に属する光センサの列のう
ち互いに接近した複数の列（たとえば互いに隣り相う奇
数番目の列と偶数番目の列と）に対してそれぞれ共通に
遅延回路および計数回路を配設する場合も包摂している
。

これにより本発明は、遅延回路および計数回路の総数を
削減できる。ちなみにこの場合の具体的な構成および作
用は、上述より殆ど自明であるのて、その詳細な説明は
省略する。

また上述においては、撮像装置３２がマトリックス状に
配列された複数の光センサによって形成される場合につ
いて主として説明したが、本発明は、これに限定される
ものてはなく、所望の形状（たとえば曲線状）に複数の
光センサを配列して撮像装置を形成する場合も包摂して
いる。

更に投光装置すかスリット光を発生しているが、本発明
は、これに限定されるものてはなく、たとえば投光装置
によって発生される光の強度を確保したい場合などのた
めに、投光装置がビーム光を発生する場合も包摂してい
る。この場合には、撮像装置の光センサを１行に配列し
てもよかろう。

加えて撮像装置３２かマトリックス状に配列されており
その各列に対して遅延回路および計数回路を配設する場
合について説明したが、本発明は、これに限定されるも
のではなく、撮像装置かマトリックス状に配列されてお
りその各行に対して遅延回路および計数回路を配設する
場合も包摂している。遅延回路および計数回路を列に対
して配列するか行に対して配列するかは、投光装置によ
る被計測領域の走査方向との関連において決定されるも
のであるが、列に対する上記の説明から殆ど明らかであ
るので、その詳細な説明は省略する。

（３）発明の効果 上述より明らかなように本発明にかかる物体計測装置は
、 （ａ）被計測領域を走査するための光を発生する投光装
置と、 （ｂ）前記投光装置によって発生された光か被計測領域
に配置された波計ｆ％物 体によって反射されることにより得 られた反射光を収束して前記被計測 物体における光の反射点の像を結像 せしめる結像装置と、 （ｃ）前記結像装置によって結像された反射点の像によ
って動作せしめられ、 かつ複数の列もしくは行に分割して 配設された複数の光センサからなる 第１の光センサ装置と、 （ｄ）前記投光装置て被計測領域を走査するために発生
された光によって動作 せしめられる第２の光センサ装置 と、 （ｅ）前記第１の光センサ装置に属する光センサの列も
しくは行に対してそれ ぞれ配設されており、前記第２の光 センサ装置の光検知によって発生さ れた走査信号を前記第１の光センサ 装置に属する光センサの列もしくは 行にそれぞれ対応して遅延せしめる ための複数の遅延回路と、 （ｆ）前記第１の光センサ装置に属する光センサの列も
しくは行に対してそれ ぞれ配設されかつリセット端が前記 遅延回路に対してそれぞれ接続され ており、リセットののち入力端に与 えられたクロックパルスの数を計数 する複数の計数回路と、 （ｇ）前記第１の光センサ装置に属する光センサに対し
て１対１で付設されて おり、前記第１の光センサ装置に属 する光センサか動作されたときに前 記計数回路から入力されている計数 内容を記憶する複数の記憶装置と、 （ｈ）前記記憶装置の記憶内容を受け取り、前記投光装
置による反射点の走 査角を算出し、かつ算出された走査 角から前記反射点の位置を算出する データ処理装置と を備えてなるのて、 （ｉ）計数装置のビット数ならびに第１の光センサ装置
に属する複数の光セン サに対し１対１て付設された記憶装 置のヒツト数を拡大することなく高 精度の物体計測を達成できる効果 を有し、また （ｉｉ）分解能の低下を回避しつつ死角を削減できる効
果 を有する。

また本発明にかかる他の物体計測装置は、（ａ）被計測
領域を走査するための光を発生する投光装置と、 （ｂ）前記投光装置によって発生された光か被計測領域
に配置された被計測物 体によって反射されることにより得 られた反射光を収束して前記被計測 物体における光の反射点の像を結像 せしめる結像装置と、 （ｃ）前記結像装置によって結像された反射点の像によ
って動作せしめられか つ複数の列もしくは行に分割して配 設された複数の光センサからなる第 １の光センサ装置と、 （ｄ）前記投光装置で被計測領域を走査するために発生
された光によって動作 せしめられる第２の光センサ装置 と、 （ｅ）前記第１の光センサ装置に属する光センサの列も
しくは行のうち互いに 接近した複数の列もしくは行に対し てそれぞれ共通に配設されており、 前記第２の光センサ装置の光検知に よって発生された走査信号を前記第 １の光センサ装置に属する光センサ の列もしくは行にそれぞれ対応して 遅延せしめるための複数の遅延回路 と、 （ｆ）前記第１の光センサ装置に属する光センサの列も
しくは行のうち互いに 接近した複数の列もしくは行に対し てそれぞれ共通に配設されかつリ セット端が前記遅延回路に対してそ れぞれ接続されており、リセットの のち入力端に与えられたクロックパ ルスの数を計数する複数の計数回路 と、 （ｇ）前記第１の光センサ装置に属する光センサに対し
て１対１て付設されて おり、前記第１の光センサ装置に属 する光センサが動作されたときに前 記計数回路から入力されている計数 内容を記憶する複数の記憶装置と、 （ｈ）前記記憶装置の記憶内容を受け取り、前記投光装
置による反射点の走 査角を算出し、かつ算出された走査 角から前記反射点の位置を算出する データ処理装置と を備えてなるので、上記（ｉ）および（ｉｉ）の効果に
加え （ｉ　ｉ　ｉ）遅延回路ならびに計数回路の総数を削減
てきる効果 を有する。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明にかかる物体計測装置の一実施例を示す
斜視図、第２図は第１図実施例の一部を拡大して示す拡
大部分斜視図、第３図は第１図実施例の一部を拡大して
示す拡大部分回路図である。 １０・・・・・−・・・・・・・・・・・・・・投光装
置１２・・・・・・・・・・・・・・・・スリット光発
生装置１２１・・・・・・・・・・・・・・光源１２２
・・・・・・・・・・・・・・円筒レンズ１４・・・・
・・・・・・・・・・・・走査装置１４１・・・・・・
・・・・・・・・くツー１４２・・・・・・・・・・・
・・・回転駆動装置２（）・・・・・・・・・・・・・
・・・・・・・被計測物体３０・・・・・・・・・・・
・・・・・・・・・受光装置３１・・・・・・・・・・
・・・・−・結像装置３２・・・・・・・・・・・・・
・・・撮像装置３２１、、〜３２１．ｎ・・・・光トラ
ンジスタ３２２、、〜３２２．．。・・・・比較増幅回
路３２３□１〜３２３．Ｒｎ・・・・記憶装置３２４１
１〜３２４□。・・・・計数回路３２５、、〜３２５□
。・・・・遅延回路３２６・・・・・・・・・・・・・
・クロックパルス発生回路 ３２７・・・・・・・・・・・・・・デコーダ回路３３
・・・・・・・・・・・・・・・・走査検出装置３３１
・・・・・・・・・・・・・・光トランジスタ３３２・
・・・・・・・・・・・・・比較増幅回路４０・・・・
・・・・・・・・・・・・・・・・データ処理装置４１
・・・・−・・・・・・・・・・・読込信号発生回路４
２・・・−・・・・・・・・−・・・記憶装置４３・・
・・・・・・・・・・・・・・演算回路４４・・・・・
・・・・・・・・・・・記憶装置４５・・・・・・・・
・・・・・・・・表示装置４６・・・・・・・・・・・
・・・・・記録装置特許出願人　財団法人　熊木テクノ
ポリス財団代理人　　　弁理士　　工　藤　　　隆　夫
＝３８＝

Claims (16)

【特許請求の範囲】
1. （１）（ａ）被計測領域を走査するための光を発生する
   投光装置と、 （ｂ）前記投光装置によって発生された光が被計測領域
   に配置された被計測物体によって反射されることにより
   得られた反射光を収束して前記被計測物体における光の
   反射点の像を結像せしめる結像装置と、 （ｃ）前記結像装置によって結像された反射点の像によ
   って動作せしめられ、かつ複数の列もしくは行に分割し
   て配設された複数の光センサからなる第１の光センサ装
   置と、 （ｄ）前記投光装置で被計測領域を走査するために発生
   された光によって動作せしめられる第２の光センサ装置
   と、 （ｅ）前記第１の光センサ装置に属する光センサの列も
   しくは行に対してそれぞれ配設されており、前記第２の
   光センサ装置の光検知によって発生された走査信号を前
   記第１の光センサ装置に属する光センサの列もしくは行
   にそれぞれ対応して遅延せしめるための複数の遅延回路
   と、 （ｆ）前記第１の光センサ装置に属する光センサの列も
   しくは行に対してそれぞれ配設されかつリセット端が前
   記遅延回路に対してそれぞれ接続されており、リセット
   ののち入力端に与えられたクロックパルスの数を計数す
   る複数の計数回路と、 （ｇ）前記第１の光センサ装置に属する光センサに対し
   て１対１で付設されており、前記第１の光センサ装置に
   属する光センサが動作されたときに前記計数回路から入
   力されている計数内容を記憶する複数の記憶装置と、 （ｈ）前記記憶装置の記憶内容を受け取り、前記投光装
   置による反射点の走査角を算出し、かつ算出された走査
   角から前記反射点の位置を算出するデータ処理装置と を備えてなることを特徴とする物体計測装置。
2. （２）投光装置によって発生される光が、ビーム光でな
   ることを特徴とする特許請求の範囲第（１）項記載の物
   体計測装置。
3. （３）投光装置によって発生される光が、スリット光で
   なることを特徴とする特許請求の範囲第（１）項記載の
   物体計測装置。
4. （４）投光装置が、スリット光を発生するスリット光発
   生装置と、前記スリット光の進行方向を一定速度で変化
   せしめて被計測領域を走査する走査装置とを包有してな
   ることを特徴とする特許請求の範囲第（３）項記載の物
   体計測装置。
5. （５）走査装置が、スリット光発生装置の発生したスリ
   ット光を反射するためのミラーと、前記ミラーを回転せ
   しめる回転装置とを包有してなることを特徴とする特許
   請求の範囲第（４）項記載の物体計測装置。
6. （６）スリット光発生装置が、気体レーザ光源と前記気
   体レーザ光源によって発生されたレーザ光からスリット
   光を生成するための円筒レンズとによって形成されてな
   ることを特徴とする特許請求の範囲第（４）項もしくは
   第（５）項記載の物体計測装置。
7. （７）スリット光発生装置が、半導体レーザ光源と、前
   記半導体レーザ光源によって発生されたレーザ光を収束
   してビーム光を生成するための球面レンズと、前記ビー
   ム光からスリット光を生成するための円筒レンズとによ
   って形成されてなることを特徴とする特許請求の範囲第
   （４）項もしくは第（５）項記載の物体計測装置。
8. （８）第１、２の光センサ装置が、光トランジスタで形
   成されてなることを特徴とする特許請求の範囲第（１）
   項ないし第（７）項のいずれか一項記載の物体計測装置
   。
9. （９）（ａ）被計測領域を走査するための光を発生する
   投光装置と、 （ｂ）前記投光装置によって発生された光が被計測領域
   に配置された被計測物体によって反射されることにより
   得られた反射光を収束して前記被計測物体における光の
   反射点の像を結像せしめる結像装置と、 （ｃ）前記結像装置によって結像された反射点の像によ
   って動作せしめられかつ複数の列もしくは行に分割して
   配設された複数の光センサからなる第１の光センサ装置
   と、 （ｄ）前記投光装置で被計測領域を走査するために発生
   された光によって動作せしめられる第２の光センサ装置
   と、 （ｅ）前記第１の光センサ装置に属する光センサの列も
   しくは行のうち互いに接近した複数の列もしくは行に対
   してそれぞれ共通に配設されており、前記第２の光セン
   サ装置の光検知によって発生された走査信号を前記第１
   の光センサ装置に属する光センサの列もしくは行にそれ
   ぞれ対応して遅延せしめるための複数の遅延回路と、 （ｆ）前記第１の光センサ装置に属する光センサの列も
   しくは行のうち互いに接近した複数の列もしくは行に対
   してそれぞれ共通に配設されかつリセット端が前記遅延
   回路に対してそれぞれ接続されており、リセットののち
   入力端に与えられたクロックパルスの数を計数する複数
   の計数回路と、 （ｇ）前記第１の光センサ装置に属する光センサに対し
   て１対１で付設されており、前記第１の光センサ装置に
   属する光センサが動作されたときに前記計数回路から入
   力されている計数内容を記憶する複数の記憶装置と、 （ｈ）前記記憶装置の記憶内容を受け取り、前記投光装
   置による反射点の走査角を算出し、かつ算出された走査
   角から前記反射点の位置を算出するデータ処理装置と を備えてなることを特徴とする物体計測装置。
10. （１０）投光装置によって発生される光が、ビーム光で
    なることを特徴とする特許請求の範囲第（９）項記載の
    物体計測装置。
11. （１１）投光装置によって発生される光が、スリット光
    でなることを特徴とする特許請求の範囲第（９）項記載
    の物体計測装置。
12. （１２）投光装置が、スリット光を発生するスリット光
    発生装置と、前記スリット光の進行方向を一定速度で変
    化せしめて被計測領域を走査する走査装置とを包有して
    なることを特徴とする特許請求の範囲第（１１）項記載
    の物体計測装置。
13. （１３）走査装置が、スリット光発生装置の発生したス
    リット光を反射するためのミラーと、前記ミラーを回転
    せしめる回転装置とを包有してなることを特徴とする特
    許請求の範囲第（１２）項記載の物体計測装置。
14. （１４）スリット光発生装置が、気体レーザ光源と前記
    気体レーザ光源によって発生されたレーザ光からスリッ
    ト光を生成するための円筒レンズとによって形成されて
    なることを特徴とする特許請求の範囲第（１２）項もし
    くは第（１３）項記載の物体計測装置。
15. （１５）スリット光発生装置が、半導体レーザ光源と、
    前記半導体レーザ光源によって発生されたレーザ光を収
    束してビーム光を生成するための球面レンズと、前記ビ
    ーム光からスリット光を生成するための円筒レンズとに
    よって形成されてなることを特徴とする特許請求の範囲
    第（１２）項もしくは第（１３）項記載の物体計測装置
    。
16. （１６）第１、２の光センサ装置が、光トランジスタで
    形成されてなることを特徴とする特許請求の範囲第（９
    ）項ないし第（１５）項のいずれか一項記載の物体計測
    装置。